JP5864024B2 - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無段変速機の制御装置に関する。
従来、車両の動力源からの動力が入力されるように構成された入力側要素と、車両の駆動輪に動力を出力するように構成された出力側要素と、入力側要素から出力側要素へ動力を伝達するように構成された伝達要素とを備える無段変速機の制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この無段変速機の制御装置は、当該無段変速機の変速比が、その目標値である目標変速比となるように、入力側要素及び出力側要素の挟圧力を決定している。
このような無段変速機には、入力側要素から出力側要素に対して効率よく動力を伝達させるために、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間で大きな滑りが生じないことが求められている。入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間の摩擦係数は、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間に介在する潤滑油の温度に応じて変化する。そこで、この無段変速機の制御装置は、当該潤滑油の温度に応じて、入力側要素及び出力側要素の挟圧力を補正している。
特開2007−224992号公報
潤滑油の温度は、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間に供給されることで、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間の摩擦により上昇する。このため、計測する場所に応じて潤滑油の温度の計測結果が異なる。このため、入力側要素から出力側要素に対する動力の伝達効率の低下を抑制するためには、潤滑油の摩擦特性及び潤滑油の温度の計測方法に応じて適切に挟圧力を補正する必要がある。
しかしながら、特許文献1には、潤滑油の温度が計測する場所に応じて異なることに関して開示されておらず、挟圧力が適切に補正されずに、入力側要素から出力側要素に対する動力の伝達効率が低下しているおそれがある。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、入力側要素から出力側要素に対する動力を効率よく伝達できる無段変速機の制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、車両の動力源からの動力が入力されるように構成された入力側要素と、前記車両の駆動輪に動力を出力するように構成された出力側要素と、前記入力側要素から前記出力側要素へ動力を伝達するように構成された伝達要素とを備え、前記入力側要素及び前記出力側要素と前記伝達要素との間に潤滑油を介在させて前記入力側要素及び前記出力側要素と前記伝達要素との間で動力が伝達され、前記伝達要素に対する前記入力側要素及び前記出力側要素の挟圧力に応じて変速比が調整される無段変速機の制御装置であって、
前記無段変速機の変速比が、当該無段変速機の目標値である目標変速比となるように、前記挟圧力を決定するように構成された挟圧力決定部と、前記潤滑油として供給されるオイルの供給前の温度を検知するように構成された第1油温検知部と、前記潤滑油として供給され、前記入力側要素及び前記出力側要素と前記伝達要素との間から出たオイルの温度を検知するように構成された第2油温検知部と、前記第1油温検知部が検知した温度及び前記第2油温検知部が検知した温度の少なくともいずれかに基づいて、前記潤滑油の温度を推定するように構成された潤滑油温度推定部と、前記第1油温検知部が検知した温度、前記第2油温検知部が検知した温度及び前記潤滑油温度推定部が推定した温度に基づいて、前記挟圧力決定部が決定した挟圧力を補正するように構成された補正部と、前記補正部によって補正された挟圧力によって、前記入力側要素及び前記出力側要素を挟持するように制御するように構成された挟圧力制御部とを備え、
前記潤滑油は、その温度が所定温度に近いほど、前記入力側要素及び前記出力側要素と前記伝達要素との間の摩擦係数が低下する特性を有し、
前記補正部は、前記潤滑油温度推定部が推定した温度が前記所定温度より低い場合には、前記第2油温検知部の検知した温度に基づいて前記挟圧力を補正し、前記潤滑油温度推定部が推定した温度が前記所定温度より高い場合には、前記第1油温検知部の検知した温度に基づいて前記挟圧力を補正することを特徴とする。
本発明によれば、潤滑油として機能しているときのオイルの温度は、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間の摩擦によって上昇していく。従って、第1油温検知部は、潤滑油として機能しているときのオイルの温度よりも低い温度を検知することになる。また、第2油温検知部は、潤滑油として機能しているときのオイルの温度よりも高いか又はほぼ同じ程度の温度を検知することになる。
補正部は、潤滑油温度推定部によって推定された潤滑油(すなわち、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間に介在して、これらを潤滑するオイル)の温度が所定温度より低い場合には、より高い油温の検知結果、すなわち第2油温検知部の検知結果を用いて挟圧力を補正する。また、補正部は、潤滑油温度推定部によって推定された潤滑油の温度が所定温度より高い場合には、より低い油温の検知結果、すなわち第1油温検知部の検知結果を用いて挟圧力を補正する。
これにより、補正部が挟圧力の補正に用いる潤滑油の温度として、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間の摩擦係数が低下する所定温度付近に近い方の油温を用いることになる。このため、入力側要素から出力側要素に対する動力を効率よく伝達できる。
本発明において、前記補正部は、前記挟圧力を補正するときに基づく温度が前記所定温度に近づくほど、前記挟圧力が大きくなるように補正することが好ましい。挟圧力を補正するときに基づく温度(これは、潤滑油温度推定部が推定した温度が所定温度より低い場合には第2油温検知部の検知した温度、又は潤滑油温度推定部が推定した温度が所定温度より高い場合には第1油温検知部の検知した温度である。)が所定温度に近づくほど、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間の摩擦係数が低下するような潤滑油を用いる場合においては、挟圧力を補正するときに基づく温度が所定温度に近づくほど、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間の摩擦係数が小さくなる。このような場合には、補正部によって挟圧力が大きくなるように補正されるので、入力側要素から出力側要素に対する動力を効率よく伝達できる。
本発明において、前記無段変速機の変速比を検知するように構成された変速比検知部を備え、前記補正部は、前記変速比検知部が検知した変速比が小さいほど、前記挟圧力が大きくなるように補正することが好ましい。変速比検知部が検知した変速比が小さいほど、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間の摩擦係数が小さくなるような場合には、補正部によって、挟圧力が大きくなるように補正されるので、入力側要素から出力側要素に対する動力を効率よく伝達できる。
本発明の実施形態の無段変速機及びその制御装置の構成図。 入力側プーリ又は出力側プーリとベルトとの間に供給される前のオイルの温度と当該オイルが排出された後のオイルの温度との時間変化を示す図。 所定のオイルを用いた場合において、(a)は、無段変速機の変速比がオーバードライブレシオのときにおける、オイルの温度(油温)と、入力側プーリ及び出力側プーリとベルトとの間の摩擦係数(伝達部摩擦係数)との関係を示す図、(b)は、無段変速機の変速比がミドルレシオのときにおける、油温と伝達部摩擦係数との関係を示す図、(c)は、無段変速機の変速比がローレシオのときにおける、油温と伝達部摩擦係数との関係を示す図。 図3に示された特性のオイルを用いる場合において、(a)は、無段変速機の変速比がオーバードライブレシオ、トップレシオ、ミドルレシオ及びローレシオのときにおける、油温と摩擦補正係数との関係を示す図、(b)は、油温と挟圧力の補正係数との関係を示す図。 本実施形態で用いられるオイルにおいて、(a)は、無段変速機の変速比がオーバードライブレシオのときにおける、油温と伝達部摩擦係数との関係を示す図、(b)は、無段変速機の変速比がミドルレシオのときにおける、油温と伝達部摩擦係数との関係を示す図、(c)は、無段変速機の変速比がローレシオのときにおける、油温と伝達部摩擦係数との関係を示す図。 図5に示された特性のオイルを用いる場合において、(a)は、無段変速機の変速比がオーバードライブレシオ、トップレシオ、ミドルレシオ及びローレシオのときにおける、油温と摩擦補正係数との関係を示す図、(b)は、油温と挟圧力の補正係数との関係を示す図。 本実施形態の制御装置が実行する処理手順を示すフローチャート。 図7のステップST4の処理の詳細な処理手順を示すフローチャート。
図1において、車両(自動車)1は動力伝達装置2及び制御装置3を装備する。動力伝達装置2は、エンジン7から左右の駆動輪14への動力伝達を実施する。動力伝達装置2は、エンジン7から駆動輪14の方への動力の伝達順に、流体式トルクコンバータ8、前進クラッチ9、前後進切替装置10、無段変速機11、平行軸歯車装置12及びディファレンシャル装置13を備えている。なお、動力伝達装置2は、当該動力伝達装置2における各軸を回転自在に支持する軸受(図示省略)を備えている。
無段変速機11は、1対の入力側プーリ23と、1対の出力側プーリ24と、ベルト55と、入力側油圧調整装置25と、出力側油圧調整装置26とを主に備える。
1対の入力側プーリ23は、入力軸に沿って移動自在のプーリ(可動側のプーリ)と、固定されているプーリ(固定側のプーリ)とから成る。入力側油圧調整装置25は、オイルタンク31から供給されるオイルを用いて、可動側の入力側プーリ23の側圧を制御して、1対の入力側プーリ23間のベルト55の挟圧力Fspを調整する。1対の出力側プーリ24は、出力軸に沿って移動自在のプーリ(可動側のプーリ)と、固定されているプーリ(固定側のプーリ)とから成る。出力側油圧調整装置26は、オイルタンク31から供給されるオイルを用いて、可動側の出力側プーリ24の側圧を制御して、1対の出力側プーリ24間のベルト55の挟圧力Fssを調整する。以下、入力側プーリ23側の挟圧力Fspと出力側プーリ24側の挟圧力Fssとを、説明の便宜を図るために、いずれも挟圧力Fsとして説明する。
また、オイルタンク31内のオイルは、オイルポンプPによって、入力側プーリ23又は出力側プーリ24とベルト55との間の油膜を形成するために、入力側プーリ23又は出力側プーリ24とベルト55との間に供給される。このように、オイルタンク31内のオイルは、入力側プーリ23又は出力側プーリ24とベルト55との間を潤滑する潤滑油としても機能する。
入力側プーリ23及び出力側プーリ24において、側圧とは、入力軸及び出力軸の軸方向に沿って、可動側の入力側プーリ23及び出力側プーリ24を、固定側の入力側プーリ23及び出力側プーリ24の方へ押圧する圧力をいう。側圧が増大して、挟圧力Fsが増大するほど、入力側プーリ23又は出力側プーリ24におけるベルト55の掛け回し半径は増大する。無段変速機11の変速比は、入力側プーリ23及び出力側プーリ24の側圧制御(もしくは挟圧力Fsの制御)により制御される。
中間軸30は、入力側プーリ23の中心孔をその中心線に沿って貫通し、両端部において流体式トルクコンバータ8の出力部としてのタービンランナと前後進切替装置10の入力部としてのサンギアに固定されている。
前進クラッチ9は、中間軸30と入力側プーリ23との間に介在し、シフトレバー(図示せず)がD(ドライブ)レンジ又はS(スポーツ)レンジの前進レンジにある場合には、接状態になり、シフトレバーがN(ニュートラル)レンジやP(パーキング)レンジの停止レンジにある場合、又はシフトレバーがR(リバース)レンジの後進レンジにある場合には、断状態になる。
ブレーキ29は、前後進切替装置10のリングギアと前後進切替装置10の外側の所定の固定部材との間に介在し、クラッチ・ブレーキ用油圧調整装置27によって油圧が制御されることで、リングギアの固定及び固定解除を切り替える。ブレーキ29は、シフトレバーがRレンジにある場合は、リングギアを固定して、中間軸30の動力を、回転方向を逆転して、入力側プーリ23へ伝達し、シフトレバーがRレンジ以外のレンジにある場合は、リングギアの固定を解除して、動力伝達を中止する。
前後進切替装置10のリングギアは、前進クラッチ9が接状態にあるときは(すなわちインギアにあるときは)、中間軸30と同一方向へ回転する。前後進切替装置10のリングギアは、前進クラッチ9が断状態にありかつ前後進切替装置10のブレーキが断状態にあるときは(すなわちアウトギアにあるときは)、中間軸30とは反対方向へ回転する。インギアでは、エンジン7の出力軸と駆動輪14とが動力の接続状態になっており、アウトギアでは、エンジン7の出力軸と駆動輪14との間の動力の接続が断たれている。
ここで、オイルタンク31から供給されるオイルの経路(以下、「供給経路」という)について説明する。
オイルタンク31内のオイルは、主に、「入力側プーリ23の作動」、「出力側プーリ24の作動」、「入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間の潤滑」、及び「ブレーキ29の作動」等のために適宜供給される。
入力側プーリ23を作動させるとき、オイルは、入力側油圧調整装置25によって、経路「R1→R2」を経由して可動側の入力側プーリ23に供給される。また、入力側油圧調整装置25により調整される油圧の余分なオイルは、経路「R6→R10」を通って、オイルクーラー40によって冷却されてからオイルタンク31に戻る。
出力側プーリ24を作動させるとき、オイルは、出力側油圧調整装置26によって、経路「R1→R3」を経由して可動側の出力側プーリ24に供給される。また、出力側油圧調整装置26により調整される油圧の余分なオイルは、経路「R7→R10」を通って、オイルクーラー40によって冷却されてからオイルタンク31に戻る。
入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間の潤滑のために用いられるオイルは、潤滑油調整装置28によって、経路「R1→R5」を経由して入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間に噴射される。そして、当該噴射されたオイル(潤滑油)は、入力側プーリ23、出力側プーリ24及びベルト55の運動によって周囲に飛散する。該飛散したオイルは、当該無段変速機11の下部に設けられたオイルタンク31に戻る。また、潤滑油調整装置28により調整された油圧の余分なオイルは、経路「R9→R10」を通ってオイルクーラー40によって冷却されてからオイルタンク31に戻る。
前進クラッチ9又はブレーキ29を作動させるとき、図示しないクラッチ・ブレーキ切り替え装置により、前進クラッチ9及びブレーキ29のうち係合状態となる装置9,29が切り替わる。そして、オイルは、クラッチ・ブレーキ用油圧発生装置27によって、経路「R1→R41」を経由して前進クラッチ9又は経路「R1→R42」を経由してブレーキ29に供給される。これにより、前進クラッチ9又はブレーキ29の作動油圧が上昇する。また、前進クラッチ9の締結又はブレーキ29によるリングギアの固定を解除する場合には、クラッチ・ブレーキ用油圧発生装置27により調整される油圧の余分なオイルが、経路「R8→R10」を通ってオイルクーラー40で冷やされた後にオイルタンク31に戻る。
制御装置3は、低油温センサ341、高油温センサ342、エンジン速度センサ35、中間軸速度センサ36、入力側速度センサ37、及び出力側速度センサ38を備える。制御装置3は、低油温センサ341、高油温センサ342、エンジン速度センサ35、中間軸速度センサ36、入力側速度センサ37、及び出力側速度センサ38からの入力信号に基づいて、入力側油圧調整装置25及び出力側油圧調整装置26へ信号を送り、入力側プーリ23及び出力側プーリ24の側圧を制御して、入力側プーリ23及び出力側プーリ24によるベルト55の挟圧力Fsを制御する。
低油温センサ341は、入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間に供給される前のオイルの温度(以下、「供給前油温」という)TOLに応じた信号を出力している。ここで、低油温センサ341は、オイルクーラー40で冷やされたオイルの影響を受ける位置に配置される。
高油温センサ342は、入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間に供給され、入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間から出た後のオイルがオイルタンク31に滴下する位置に配置され、滴下されたオイルの温度(以下、「ドレン油温」という)TOHに応じた信号を出力している。ここで、高油温センサ342は、オイルタンク31内に配置されるが、オイルクーラー40で冷やされたオイルの影響を受けにくい位置に配置される。
エンジン速度センサ35は、エンジン7の出力軸の回転速度を検知する。中間軸速度センサ36は、中間軸30の回転速度を検知する。入力側速度センサ37は、入力側プーリ23の回転速度を検知する。出力側速度センサ38は、出力側プーリ24の回転速度を検知する。
次に、制御装置3の構成について説明する。
制御装置3は、挟圧力決定部71と、低油温検知部(本発明における第1油温検知部に相当する)721と、高油温検知部(本発明における第2油温検知部に相当する)722と、潤滑油温度推定部723と、変速比検知部73と、補正部74と、挟圧力制御部75とを備える。
挟圧力決定部71は、無段変速機11の変速比Rが、当該無段変速機11の目標値である目標変速比となるように、挟圧力Fsを決定する(後述する図7のステップST1の処理に相当)。このとき、目標変速比は、例えば、現在の車両の走行速度及び要求トルク(アクセルペダルの操作量)等に応じて設定される。メモリ等の記憶装置(図示省略)には、変速比Rと挟圧力Fsとの間の関係を表すテーブルが、予め実験等によって決定されて記憶保持されている。挟圧力決定部71は、この記憶保持されたテーブルを参照して、目標変速比に応じた挟圧力Fsを決定している。なお、このテーブルは、入力側プーリ23に入力されるトルク等を加味して決定されてもよい。
低油温検知部721は、低油温センサ341が出力した信号に基づいて、供給前油温TOLを検知する。詳細には、低油温センサ341が、オイルタンク31内のオイルの温度(すなわち、オイルクーラー40で冷やされた後のオイルの温度)を検知している。このため、低油温検知部721が検知する供給前油温TOLは、潤滑油として機能しているときの温度(すなわち、入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間で、これらの摩擦による摩擦熱の影響を潤滑油が受けているときの温度)より低い。
高油温検知部722は、高油温センサ342が出力した信号に基づいて、ドレン油温TOHを検知する。詳細には、高油温センサ342は、オイルクーラー40の影響を受けにくいため、高油温検知部722が検知するドレン油温TOHは、入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間で、これらの摩擦により温度が上昇した後の温度であり、潤滑油として機能しているときの温度より高い。
これらの低油温検知部721及び高油温検知部722の処理が後述する図7のステップST2の処理に相当する。
ここで、入力側プーリ23又は出力側プーリ24とベルト55との間に供給される前のオイルの温度である供給前油温TOLと、入力側プーリ23又は出力側プーリ24とベルト55との間に供給された後のオイルの温度であるドレン油温TOHとは、供給前油温TOLの方が低い(図2参照)。
また、入力側プーリ23又は出力側プーリ24とベルト55との間に供給された潤滑油が、当該プーリ23,24及びベルト55の運動によって周囲に飛散したときの当該飛散したオイルの温度(以下、「飛沫油温」という)は、ドレン油温とほぼ同じになる(図2参照)。なお、飛沫油温は、飛沫油温を直接検知するセンサは設けるのではなく、実験的に検知(例えば、入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間に生じる摩擦熱を推定し、当該推定された摩擦熱を、供給前油温TOLに加える)したものである。
なお、本実施形態においては、排出されて経路R10を通るオイルは、オイルタンク31に戻る前に、オイルクーラー40によって冷却されるので、オイルタンク31のオイルの温度は、その供給経路において、ドレン油温が最も高くなり、供給前油温が最も低くなる。
潤滑油温度推定部723は、低油温検知部721が検知した供給前油温TOL及び高油温検知部722が検知したドレン油温TOHに基づいて、潤滑油として機能しているときの温度(以下、「推定油温」という)TODを推定する(詳細については、後述する図8のステップST11の処理の説明を参照)。
変速比検知部73は、入力側速度センサ37の出力と出力側速度センサ38の出力とに基づいて、無段変速機11の変速比Rを検知する(後述する図7のステップST3の処理に相当)。より詳細には、変速比検知部73は、出力側速度センサ38の出力を入力側速度センサ37の出力で除算した結果を変速比Rとして検知する。
補正部74は、低油温検知部721が検知した供給前油温TOLと、高油温検知部722が検知したドレン油温TOHと、潤滑油温度推定部723が推定した推定油温TODと、変速比検知部73が検知した変速比Rとに基づいて、挟圧力決定部71が決定した挟圧力Fsを補正する(後述する図7のステップST4の処理に相当)。
挟圧力制御部75は、補正部74によって補正された挟圧力Fsによって、入力側プーリ23及び出力側プーリ24によってベルト55を挟持するように、入力側油圧調整装置25及び出力側油圧調整装置26を制御する(後述する図7のステップST5の処理に相当)。
以下、補正部74による挟圧力Fsの補正についてより詳細に説明する。
入力側プーリ23又は出力側プーリ24とベルト55との間の摩擦係数(以下、「伝達部摩擦係数」という)μは、潤滑油の温度(以下、単に「油温」という)TOと無段変速機11の変速比Rとに応じて変化する(図3参照)。
図3の各グラフは、無段変速機11の変速比Rが所定の変速比のときにおける油温TOと伝達部摩擦係数μとの関係を示す(以下、「油温摩擦特性」という)一例である。
図3(a)では無段変速機11の変速比Rがオーバードライブレシオ(最小の変速比)のときの油温摩擦特性を示し、図3(b)では無段変速機11の変速比Rがミドルレシオ(オーバードライブレシオとローレシオとの間の変速比。ここでは、変速比が1のときの例である。)のときの油温摩擦特性を示し、図3(c)では無段変速機11の変速比Rがローレシオ(最大の変速比)のときの油温摩擦特性を示している。
図3の各グラフにおいて、横軸は油温TOを示し(右側ほど高い)、縦軸は伝達部摩擦係数μを示す(上側ほど大きい)。
オーバードライブレシオにおいて、油温摩擦特性は、所定の温度(以下、「第1温度」という)TH以上においては、伝達部摩擦係数μが増加しない(もしくは、僅かな増加となる)ような特性であり、且つ油温TOが減少するほど伝達部摩擦係数μが低下し、油温TOがある程度低下すると所定の温度(以下、「第2温度」という。なお、第2温度TLは、第1温度THよりも低い。)TL以下においては伝達部摩擦係数μが変化しない(もしくは、僅かな減少となる)ような特性である(図3(a)参照)。以下、このような特性を第1特性という。
オーバードライブレシオにおいて、第2温度TLと第1温度THの間の温度における最小の伝達部摩擦係数μ(第2温度TLのときの伝達部摩擦係数μ)は、最大の伝達部摩擦係数μ(第1温度THのときの伝達部摩擦係数μ)に対してa[%]低い。
ミドルレシオにおいて、油温摩擦特性は、第1温度TH以上においては、伝達部摩擦係数μが上昇しない(もしくは、僅かな上昇となる)ような特性であり、且つ油温TOが減少するほど伝達部摩擦係数μが低下し、油温TOがある程度低下すると所定の温度(以下、「第3温度」という。なお、第3温度TMは、第1温度THよりも低い。)TM以下においては、第3温度TMよりも低い第2温度TLまで、僅かに伝達部摩擦係数μが増加するような特性である(図3(b)参照)以下、このような特性を第2特性という。
ミドルレシオにおいて、第2温度と第1温度の間の温度における最小の伝達部摩擦係数μ(第3温度TMのときの伝達部摩擦係数μ)は、最大の伝達部摩擦係数μ(第1温度THのときの伝達部摩擦係数μ)に対してb[%]低い(但し、「a>b」)。
ローレシオにおいて、油温摩擦特性は、オーバードライブレシオと同様に第1特性である。(図3(c)参照)。また、ローレシオにおいては、第2温度と第1温度の間の温度における最小の伝達部摩擦係数μ(第2温度TLのときの伝達部摩擦係数μ)は、最大の伝達部摩擦係数μ(第1温度THのときの伝達部摩擦係数μ)に対してc[%]低い(但し、「b>c」)。
以上のように、上記特性のオイルを用いた場合には、変速比Rが大きくなるほど(オーバードライブレシオ→ミドルレシオ→ローレシオ)、最小の伝達部摩擦係数μの最大の伝達部摩擦係数μに対する変化割合(以下、「摩擦係数変化割合」という)は、低くなる。
上記特性のオイルを用いた場合には、入力側プーリ23から出力側プーリ24への動力の伝達効率が低下することを防止するためには、伝達部摩擦係数μが、少なくとも所定の摩擦係数(入力側プーリ23から出力側プーリ24に対して充分に動力を伝達できる程度の摩擦係数)以上となればよい。このため、摩擦係数変化割合が大きくなるほど、挟圧力Fsが大きくなるように補正量が大きくなればよい。
詳細には、油温TO及び変速比Rに応じた伝達部摩擦係数μが小さいほど、小さな摩擦補正係数C(当該摩擦補正係数Cは、伝達部摩擦係数μの補正を行うための係数である)が設定される(図4(a)参照)。図4(a)は、油温TOと、摩擦補正係数Cとの間の関係の一例を示す。図4(a)の横軸は、油温TOであり(右側ほど高い)、縦軸は、摩擦補正係数Cである(上側ほど大きい)。なお、図4(a)中のトップレシオは、ミドルレシオとオーバードライブレシオとの間の変速比である。また、図示していないが、図4(a)において、変速比Rがトップレシオのときの油温摩擦特性は、第1特性である。
また、第1温度THに対する摩擦補正係数Cは「1」に設定されている(すなわち、第1温度THが基準となる)。なお、基準となる温度は、いずれの温度であってもよく適宜設定され得る。
また、変速比Rがミドルレシオの場合のように、油温摩擦特性が第2特性であるときであっても、第3温度TMから第2温度TLに油温TOが減少するときの伝達部摩擦係数μの増加は大きくないので、実質的に第2特性を第1特性とみなして摩擦補正係数Cが設定されている。
そして、油温TO及び変速比Rに応じて決定された摩擦補正係数Cが、基準となる伝達部摩擦係数μに乗算されることで、新たな伝達部摩擦係数μが得られる。なお、このときの基準となる伝達部摩擦係数μは、例えば、入力側プーリ23に入力されるトルク等に応じて決定される。
このとき、新たな伝達部摩擦係数μは、上述のように設定された摩擦補正係数Cが乗算されて得られるので、油温TO及び目標変速比に応じて推定される伝達部摩擦係数μが小さいほど、より小さくなる。
そして、入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間の摩擦係数が新たな伝達部摩擦係数μであるとして、挟圧力Fsが補正される。これにより、入力側プーリ23から出力側プーリ24への動力の伝達効率が低下することを防止するために、新たな伝達部摩擦係数μが小さいほど、大きな挟圧力Fsとなるように挟圧力Fsが補正される(すなわち、伝達部摩擦係数μを補正する摩擦補正係数Cが小さいほど、挟圧力Fsが大きくなるように挟圧力Fsが補正される)。
なお、以上のような補正は、挟圧力決定部71が決定した挟圧力Fsに対して、補正係数を乗算して補正していることと実質的に同等である。このときの補正係数は、油温TO及び変速比Rに対して図4(b)に示されるように決定される。なお、図4(b)の横軸は、油温TOであり(右側ほど高い)、縦軸は、挟圧力Fsの補正係数である(上側ほど大きい)。このように、油温TOが低いほど挟圧力Fsが大きく補正される(すなわち、挟圧力Fsを補正する補正係数が大きい)。また、変速比Rが小さいほど(変速比Rがオーバードライブレシオに近いほど)挟圧力Fsが大きく補正される(すなわち、挟圧力Fsを補正する補正係数が大きい)。
なお、図3に示されるような特性のオイルを用いる場合には、油温TOが低温になると伝達部摩擦係数μが低くなるので、入力側プーリ23から出力側プーリ24への動力の伝達効率として充分な効率を確保するために、温度が低いと予測される位置で計測された油温、すなわち低油温検知部721で検知された供給前油温TOLを用いて摩擦補正係数C(もしくは、挟圧力Fsの補正係数)を決定するとよい。
このように低油温センサ341が検知した供給前油温TOLを用いることで、入力側プーリ23及び出力側プーリ24とベルト55との間の摩擦で温められる前のオイルによる伝達部摩擦係数μを精度よく推定できる。これにより、図3に示されるように、特に油温TOが低い状態で伝達部摩擦係数μが低下する場合においても、入力側プーリ23から出力側プーリ24への動力の伝達効率として充分な効率を確保できる。
また、潤滑油として用いられるオイルは、第1特性のように、油温TOが低下するほど伝達部摩擦係数μが低下するか、又は第2特性のように、油温TOが第3温度TMのときに伝達部摩擦係数μが最小値となり、油温TOが第3温度TMから第2温度TLに向かって低下すると、僅かに伝達部摩擦係数μが増加する(油温TOが第3温度TMから第1温度THに向かって増加するときの伝達部摩擦係数μの増加と比較して増加量が僅かとなる)特性とは限らない。
例えば、図5に示されるように、油温TOが所定の温度(以下、「第4温度」という。第4温度が本発明の所定温度に相当する)T4のときに、伝達部摩擦係数μが最小値となり、油温TOが第4温度T4から第1温度THに向かって上昇するほど伝達部摩擦係数μが増加し、且つ油温TOが第4温度T4から第2温度TLに向かって下降するほど、伝達部摩擦係数μが、油温TOが第4温度T4から第1温度THに向かって上昇するときと同様の増加となるような特性(以下、「第4特性」という)のオイルを用いる場合も考えられる。
以下、第4特性のオイルを用いる場合について説明する。なお、本実施形態に用いられるオイルは、この第4特性のオイルである。
このオイルを潤滑油として用いた場合、無段変速機11の変速比Rがオーバードライブレシオのとき、第4温度T4のときの伝達部摩擦係数μは、第1温度THのときに比べてd2[%]低く、且つ第2温度TLのときに比べてd1[%]低い(図5(a)参照)。また、無段変速機11の変速比Rがミドルレシオのとき、第4温度T4のときの伝達部摩擦係数μは、第1温度THのときに比べてe2[%]低く、且つ第2温度TLのときに比べてe1[%]低い(図5(b)参照)。
また、無段変速機11の変速比Rがローレシオのとき、第4温度T4のときの伝達部摩擦係数μは、第1温度THのときに比べてf2[%]低く、且つ第2温度TLのときに比べてf1[%]低い(図5(c)参照)。但し、ここで、「d2>e2>f2」であり、且つ「d1>e1>f1」である。
以上のように、第4特性のオイルを用いた場合には、変速比Rが大きくなるほど(オーバードライブレシオ→ミドルレシオ→ローレシオ)、摩擦係数変化割合は、低くなる。第4特性のオイルを用いた場合にも、前述したように、入力側プーリ23から出力側プーリ24への動力の伝達効率が低下することを防止するためには、摩擦係数変化割合が大きくなるほど挟圧力Fsが大きくなるように、補正量が大きくなればよい。
詳細には、油温TO及び変速比Rに応じた伝達部摩擦係数μが小さいほど、小さな摩擦補正係数C(当該摩擦補正係数Cは、伝達部摩擦係数μの補正を行うための係数である)が設定される(図6(a)参照)。図6(a)は、油温TOと、摩擦補正係数Cとの間の関係の一例を示す。図6(a)の横軸は、油温TOであり(右側ほど高い)、縦軸は、摩擦補正係数Cである(上側ほど大きい)。また、図示していないが、当該オイルの油温摩擦特性は、変速比Rがトップレシオのときも第4特性である。
いずれの変速比Rにおいても、第1温度THに対する摩擦補正係数Cは「1」に設定されている(すなわち、第1温度THが基準となる)。なお、基準となる温度は、いずれの温度であってもよく適宜設定され得る。また、図6(a)に示されるように、摩擦補正係数Cは、各変速比Rにおいて、第4温度T4のときに最小となり、第4温度T4から離れるほど値が大きくなる。また、第4温度T4のときの摩擦補正係数Cの値は、変速比Rが小さくなるほど(変速比Rがオーバードライブレシオに近くなるほど)小さくなる。すなわち、変速比Rがオーバードライブレシオのとき且つ油温TOが第4温度T4のときに、摩擦補正係数Cが最も小さくなる(すなわち、前述したように、挟圧力Fsが最も大きく補正される)。
なお、図6(a)に示されたような油温TOと摩擦補正係数Cとの間の関係は、図6(b)に示されたような油温TOと挟圧力Fsの補正係数との間の関係と実質的に同等である。詳細には、挟圧力Fsの補正係数は、各変速比Rにおいて、第4温度T4のときに最小となり、第4温度T4から離れるほど値が大きくなる。また、第4温度T4のときの挟圧力Fsの補正係数の値は、変速比Rが小さくなるほど(変速比Rがオーバードライブレシオに近くなるほど)大きくなる。すなわち、変速比Rがオーバードライブレシオのとき且つ油温TOが第4温度T4のときに、挟圧力Fsの補正係数が最も大きくなる。
次に、図7を参照して、制御装置3が実行する制御処理について説明する。図7に示された制御処理は、所定時間(例えば、10[msec])毎に実行される。
制御装置3は、最初のステップST1で、目標変速比から挟圧力Fsを決定する(挟圧力決定部71の処理に相当)。次に、制御装置3は、ステップST2に進み、低油温センサ341の出力から現時点の供給前油温TOLを検知すると共に、高油温センサ342の出力から現時点のドレン油温TOHを検知する(低油温検知部721及び高油温検知部722の処理に相当)。
次に、制御装置3は、ステップST3に進み、出力側速度センサ38の出力を入力側速度センサ37の出力で除算した結果を、現時点の無段変速機11の実際の変速比Rとして検知する(変速比検知部73の処理に相当)。
次に、制御装置3は、ステップST4に進み、ステップST2で検知した供給前油温TOL及びドレン油温TOHと、ステップST3で検知した変速比Rとに基づいて、ステップST1で決定された挟圧力Fsを補正する(補正部74の処理に相当)。当該ステップST4の処理の詳細は図8を用いて後述する。
次に、制御装置3は、ステップST5に進み、入力側プーリ23がベルト55を挟圧する力、及び出力側プーリ24がベルト55を挟圧する力が、ステップST5で決定された新たな挟圧力Fsとなるように、入力側油圧調整装置25及び出力側油圧調整装置26を制御する(挟圧力制御部75の処理に相当)。
次に、ステップST4の処理(挟圧力Fsの補正処理)の詳細について説明する。
当該処理によって、制御装置3は、潤滑油の推定油温TODが第4温度T4より高いと想定される場合において供給前油温TOLを用いた挟圧力Fsの補正を行い、潤滑油の推定油温TODが第4温度T4より低いと想定される場合においては、ドレン油温TOHを用いた挟圧力Fsの補正を行っていることとなる。
これにより、制御装置3は、挟圧力Fsの補正に用いる潤滑油の温度TOとして、伝達部摩擦係数μが低下する第4温度T4に近い方の温度(TOL又はTOH)を用いることになる。このため、入力側プーリ23から出力側プーリ24に対する動力を効率よく伝達できる。
以下、ステップST4の処理の詳細について図8を参照して説明する。図8の最初のステップST11において、制御装置3は、現時点において、油温が上昇中であるか否かを判定する。このとき、油温が上昇しているか否かの判定方法としては、様々な態様が考えられる。例えば、供給前油温TOL及びドレン油温TOHの少なくともいずれかに基づいて決定される所定の値が上昇しているときに油温が上昇していると判定する態様が考えられる。
このときの所定の値は、「供給前油温TOL」、「ドレン油温TOH」、「2つの油温TOL,TOHの平均値」、及び「2つの油温TOL,TOHの間の値(例えば、潤滑油として機能しているときのオイルの推定油温TOD等。当該値の決定方法(もしくは推定方法)は、種々の実験により得られる)」のいずれの値に設定されうるものであり、これ以外の値となるように決定された値であってもよい。
制御装置3は、油温が上昇していると判定した場合には、ステップST12に進み、高油温検知部722が検知したドレン油温TOHが第4温度T4以上(TOH≧T4)か否かを判定し、当該判定結果が「TOH≧T4」の場合には、ステップST13に進む。制御装置3は、ステップST13において、現時点の変速比R及び供給前油温TOL(当該値TOLを油温TOとみなす)を用いて図6(a)に示されるようなマップから摩擦補正係数Cを得て、ステップST1(図7参照)で決定された挟圧力Fsを新たな挟圧力となるように、前述したように補正する。
また、制御装置3は、ステップST12の判定結果が「TOH<T4」の場合には、ステップST14に進む。制御装置3は、ステップST14において、現時点の変速比R及びドレン油温TOH(当該値TOLを油温TOとみなす)を用いて図6(a)に示されるようなマップから摩擦補正係数Cを得て、ステップST1(図7参照)で決定された挟圧力Fsを新たな挟圧力となるように、前述したように補正する。
制御装置3は、ステップST11において、油温が上昇していないと判定した場合には、ステップST15に進む。制御装置3は、ステップST15において、供給前油温TOLが第4温度T4以上(TOL≧T4)か否かを判定し、当該判定結果が「TOL≧T4」の場合には、前述したステップST13に進む。また、制御装置3は、ステップST15の判定結果が「TOL<T4」の場合には、前述したステップST14に進む。
制御装置3は、ステップST13又はステップST14の処理が終了すると図8の処理を終了する。
ここで、「油温が上昇しているときであり(ST11の判定結果がYES)且つ「TOH≧T4」のとき(ST12の判定結果がYES)」の状態を「第1状態」という。また、「油温が上昇していないときであり(ST11の判定結果がNO)且つ「TOL≧T4」のとき(ST15の判定結果がYES)」の状態を第2状態という。また、「油温が上昇しているときであり(ST11の判定結果がYES)且つ「TOH<T4」のとき(ST12の判定結果がNO)」の状態を「第3状態」という。また、「油温が上昇していないときであり(ST11の判定結果がNO)」且つ「TOL<T4」のとき(ST15の判定結果がNO)の状態を「第4状態」という。
以上のような図8の処理によって、制御装置3は、第1状態のとき又は第2状態のときには、供給前油温TOLを用いた挟圧力Fsの補正を行う。また、制御装置3は、第3状態のとき又は第4状態のときには、ドレン油温TOHを用いた挟圧力Fsの補正を行う。
第1状態は、ドレン油温TOHが第4温度T4以上であるが、油温が上昇している状態である。従って、第1状態において、供給前油温TOLが第4温度T4より低い場合には、供給前油温TOLが第4温度T4に近づいている、すなわち、伝達部摩擦係数μが最も低い状態に近づいている。この場合には、制御装置3は、伝達部摩擦係数μが最も低い状態に近づいているときの供給前油温TOLを用いて挟圧力Fsを補正することで、入力側プーリ23から出力側プーリ24に対する動力を効率よく伝達できる。
また、第1状態において、供給前油温TOLが第4温度T4以上の場合は、油温の上昇により伝達部摩擦係数μが高い状態に移行している場合である。従って、制御装置3は、ドレン油温TOHに比べて第4温度T4に近い供給前油温TOLを用いて挟圧力Fsを補正する。これにより、入力側プーリ23から出力側プーリ24に対する動力を効率よく伝達できる。
以上のように第1状態においては、潤滑油の推定油温TODが第4温度T4より高いと想定される状態(現時点で「TOD≧T4」となっている状態に加え、現時点で「TOD≧T4」となっていない場合であっても、油温が上昇している点を鑑みると、近いうちに「TOD≧T4」となる状態を含む)となる。
第2状態は、供給前油温TOLが第4温度T4以上であるので、制御装置3は、ドレン油温TOHに比べて第4温度T4に近い供給前油温TOLを用いて挟圧力Fsを補正する。これにより、入力側プーリ23から出力側プーリ24に対する動力を効率よく伝達できる。このように、第2状態においては、潤滑油の推定油温TODが第4温度T4より高いと想定される状態となる。
第3状態は、ドレン油温TOHが第4温度T4より低いので、制御装置3は、供給前油温TOLに比べて第4温度T4に近いドレン油温TOHを用いて挟圧力Fsを補正する。これにより、入力側プーリ23から出力側プーリ24に対する動力を効率よく伝達できる。このように、第3状態においては、潤滑油の推定油温TODが第4温度T4より低いと想定される状態である。
第4状態は、供給前油温TOLが第4温度T4より低いが、油温が上昇していない状態である。従って、第4状態において、ドレン油温TOHが第4温度T4以上の場合には、ドレン油温TOHが第4温度T4に近づいている、すなわち、伝達部摩擦係数μが最も低い状態に近づいている。この場合には、制御装置3は、伝達部摩擦係数μが最も低い状態に近づいているときのドレン油温TOHを用いて挟圧力Fsを補正する。これにより、入力側プーリ23から出力側プーリ24に対する動力を効率よく伝達できる。
また、第4状態において、ドレン油温TOHが第4温度T4より低い場合は、油温の低下により伝達部摩擦係数μが高い状態に移行している場合であるので、制御装置3は、供給前油温TOLに比べて第4温度T4に近いドレン油温TOHを用いて挟圧力Fsを補正する。これにより、入力側プーリ23から出力側プーリ24に対する動力を効率よく伝達できる。
以上のように第4状態においては、潤滑油の推定油温TODが第4温度T4より低いと想定される状態(現時点で「TOD<T4」となっていない場合であっても、油温が上昇していない点を鑑みると、油温の低下により近いうちに「TOD<T4」となる状態を含む)となる。
ここで、ステップST11において、油温が上昇中か否かに応じて、第4温度T4と比較する温度をドレン油温TOHか供給前油温TOLかが切り替わっていることが、本発明における潤滑油温度推定部723の処理に相当する。すなわち、ステップST12が実行されるときはドレン油温TOHが推定油温TODとなり、ステップST15が実行されるときは供給前油温TOLが推定油温TODとなる。
このように、潤滑油の温度TODとして、より第4温度T4に近い温度をあえて用いることで、動力の伝達効率の低下を抑制するために、伝達部摩擦係数μに対して充分な挟圧力Fsを補正によって得ることができる。
なお、本実施形態では、潤滑油温度推定部723の態様が、潤滑油の温度TODを上記のように決定する態様であるが、例えば、供給前油温TOLとドレン油温TOHとの間の温度(例えば、平均値等。当該温度を決定する方法は、種々の実験により決定される)を潤滑油として機能しているときの温度(以下、「推定油温」という)TODとして推定する態様でもよい。
また、本実施形態においては、補正部は、温度検知部72が検知した温度TOと変速比検知部73が検知した変速比Rとに基づいて挟圧力Fsを補正している態様であるが、この態様に限らず、変速比Rについては考慮せずに温度検知部72が検知した温度TOに基づいて補正する態様であってもよい。
また、本実施形態では、第1油温検知部及び第2油温検知部は、供給前油温を計測する温度センサとドレン油温を計測する温度センサとの2つの温度センサを用いているが、一方の油温検知部が1つの温度センサを用いていずれか1つの油温を検知して、他方の油温検知部が当該検知されていない方の油温を推定又は算出するような態様であってもよい。これは、例えば、入力側要素から出力側要素に伝達されるトルク及び当該検知された油温等に基づいて、入力側要素及び出力側要素と伝達要素との間に生じる摩擦熱を推定して、該推定された摩擦熱に応じて他方の油温を推定又は算出する。このように、本発明において検知するとは、センサ等の測定、該測定結果からの算出及び該測定結果からの推定等によって検知対象の検知結果を得ることを表す。
また、本実施形態の無段変速機は、ベルトを伝達要素として、入力側要素から出力側要素に動力を伝達するベルト式無段変速機を用いた態様であったが、所謂トロイダル式無段変速機を用いる態様であってもよい。
以上のように、本発明の無段変速機の制御装置によれば、入力側要素から出力側要素に対する動力を効率よく伝達できるから、エネルギー効率のよい無段変速機を提供する上で有用である。
1…車両、3…制御装置、7…エンジン(動力源)、11…無段変速機、14…駆動輪、23…入力側プーリ(入力側要素)、24…出力側プーリ(出力側要素)、341…低油温センサ、342…高油温センサ、37…入力側速度センサ、38…出力側速度センサ、55…ベルト(伝達要素)、Fs…挟圧力、R…変速比、TO…油温、71…挟圧力決定部、721…低油温検知部(第1温度検知部)、722…高油温検知部(第2温度検知部)、723…潤滑油温度推定部、73…変速比検知部、74…補正部、75…挟圧力制御部。

Claims (4)

  1. 車両の動力源からの動力が入力されるように構成された入力側要素と、前記車両の駆動輪に動力を出力するように構成された出力側要素と、前記入力側要素から前記出力側要素へ動力を伝達するように構成された伝達要素とを備え、前記入力側要素及び前記出力側要素と前記伝達要素との間に潤滑油を介在させて前記入力側要素及び前記出力側要素と前記伝達要素との間で動力が伝達され、前記伝達要素に対する前記入力側要素及び前記出力側要素の挟圧力に応じて変速比が調整される無段変速機の制御装置であって、
    前記無段変速機の変速比が、当該無段変速機の目標値である目標変速比となるように、前記挟圧力を決定するように構成された挟圧力決定部と、
    前記潤滑油として供給されるオイルの供給前の温度を検知するように構成された第1油温検知部と、
    前記潤滑油として供給され、前記入力側要素及び前記出力側要素と前記伝達要素との間から出たオイルの温度を検知するように構成された第2油温検知部と、
    前記第1油温検知部が検知した温度及び前記第2油温検知部が検知した温度の少なくともいずれかに基づいて、前記潤滑油の温度を推定するように構成された潤滑油温度推定部と、
    前記第1油温検知部が検知した温度、前記第2油温検知部が検知した温度及び前記潤滑油温度推定部が推定した温度に基づいて、前記挟圧力決定部が決定した挟圧力を補正するように構成された補正部と、
    前記補正部によって補正された挟圧力によって、前記入力側要素及び前記出力側要素を挟持するように制御するように構成された挟圧力制御部とを備え、
    前記潤滑油は、その温度が所定温度に近いほど、前記入力側要素及び前記出力側要素と前記伝達要素との間の摩擦係数が低下する特性を有し、
    前記補正部は、前記潤滑油温度推定部が推定した温度が前記所定温度より低い場合には、前記第2油温検知部の検知した温度に基づいて前記挟圧力を補正し、前記潤滑油温度推定部が推定した温度が前記所定温度より高い場合には、前記第1油温検知部の検知した温度に基づいて前記挟圧力を補正することを特徴とする無段変速機の制御装置。
  2. 請求項1に記載の無段変速機の制御装置において、前記補正部は、前記挟圧力を補正するときに基づく温度が前記所定温度に近づくほど、前記挟圧力が大きくなるように補正することを特徴とする無段変速機の制御装置。
  3. 請求項1に記載の無段変速機の制御装置において、
    前記無段変速機の変速比を検知するように構成された変速比検知部を備え、
    前記補正部は、前記変速比検知部が検知した変速比が小さいほど、前記挟圧力が大きくなるように補正することを特徴とする無段変速機の制御装置。
  4. 請求項2に記載の無段変速機の制御装置において、
    前記無段変速機の変速比を検知するように構成された変速比検知部を備え、
    前記補正部は、前記変速比検知部が検知した変速比が小さいほど、前記挟圧力が大きくなるように補正することを特徴とする無段変速機の制御装置。
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